(57)【要約】  本発明の装置は、水を含む液体のｐＨを調整する装置である。この装置は、液体に投入可能な電極群（２０）と、電極群（２０）に電圧を印加するための直流電源（１１）とを備える。電極群（２０）は、イオンを可逆的に吸着できる導電性物質（２１ｂ）を含むイオン吸着電極（２１）と、対極（２２）と、固定部材（固定板（２４）、固定部材（２５）および（２６））とを備える。そして、導電性物質（２１ｂ）と対極（２２）とを液体に接触させた状態で、対極（２２）において水の電気分解が生じるように電圧を印加することによって、導電性物質（２１ｂ）に吸着されているイオンの量を変化させるとともに、対極（２２）で水素イオンまたは水酸化物イオンを発生させ、その結果、液体のｐＨを変化させる工程が行われる。電極群（２０）においてイオン吸着電極（２１）および対極（２２）のそれぞれが固定部材で固定されている。
2011065013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を含む液体のｐＨを調整する装置であって、
前記液体に投入可能な電極群と、前記電極群に電圧を印加するための電圧印加手段とを備え、
前記電極群は、イオンを可逆的に吸着できる導電性物質を含むイオン吸着電極と、対極と、固定部材とを備え、
（ｉ）前記導電性物質と前記対極とを前記液体に接触させた状態で、前記対極において水の電気分解が生じるように前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記導電性物質に吸着されているイオンの量を変化させるとともに、前記対極で水素イオンまたは水酸化物イオンを発生させ、その結果、前記液体のｐＨを変化させる工程が行われ、
前記電極群において前記イオン吸着電極および前記対極のそれぞれが前記固定部材で固定されている、ｐＨ調整装置。
【請求項２】
前記対極が前記固定部材の外側に配置されている、請求項１に記載のｐＨ調整装置。
【請求項３】
前記固定部材は絶縁性部分を含み、
前記イオン吸着電極と前記対極とを結ぶ最短経路が前記絶縁性部分によって遮られている、請求項２に記載のｐＨ調整装置。
【請求項４】
前記固定部材が、前記導電性物質および前記対極からなる群より選ばれる少なくとも１つが固定される固定板を含み、
前記固定板に貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の側面のうち上方の側面が、電極群の内側から外側に向かって上方に傾いている、請求項１に記載のｐＨ調整装置。
【請求項５】
前記電極群は、前記液体が通過可能な保護部材をさらに含み、
前記導電性物質および前記対極からなる群より選ばれる少なくとも１つが前記保護部材によって保護されている、請求項１に記載のｐＨ調整装置。
【請求項６】
前記イオン吸着電極および前記対極からなる群より選ばれる少なくとも１つの電極で発生したガスを誘導するための部材を、前記電極群がさらに含む、請求項１に記載のｐＨ調整装置。
【請求項７】
前記導電性物質が、活性炭繊維で形成されたシートである、請求項１に記載のｐＨ調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨ調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体のｐＨを調整する様々な装置が提案されてきた。たとえば、イオン透過性の隔膜を挟んで２つの電極を配置し、塩水を電気分解して酸性水とアルカリ性水とを調製する装置が提案されている（特開平７−２９９４５７号公報）。【０００３】
また、隔膜を用いないでｐＨを調整する装置も提案されている（特開平４−２８４８８９号公報および特開平８−１９７８１号公報）。これらの装置では、複数の平板状電極が狭い間隔で配置され、その間を水が層流となって流れる。電極間を流れる水を電解することによってアルカリ性水の層流と、酸性水の層流とを形成し、それらを別々に取り出すことによって、アルカリ性水および酸性水が得られる。一方、隔膜を用いない装置も提案されている（国際公開ＷＯ２００６／１３２１６０Ａ１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９９４５７号公報
【特許文献２】特開平４−２８４８８９号公報
【特許文献３】特開平８−１９７８１号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００６／１３２１６０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような状況において、本発明は、液体のｐＨを、その液体が存在する場において容易に調整できる装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のｐＨ調整装置は、水を含む液体のｐＨを調整する装置であって、前記液体に投入可能な電極群と、前記電極群に電圧を印加するための電圧印加手段とを備え、前記電極群は、イオンを可逆的に吸着できる導電性物質を含むイオン吸着電極と、対極と、固定部材とを備え、（ｉ）前記導電性物質と前記対極とを前記液体に接触させた状態で、前記対極において水の電気分解が生じるように前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記導電性物質に吸着されているイオンの量を変化させるとともに、前記対極で水素イオンまたは水酸化物イオンを発生させ、その結果、前記液体のｐＨを変化させる工程が行われ、前記電極群において前記イオン吸着電極および前記対極のそれぞれが前記固定部材で固定されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液体のｐＨを、その液体が存在する環境下において容易に調整できる。すなわち、本発明によれば、液体のｐＨをその場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）において容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、イオン吸着電極およびその周囲の保護部材の一例の、正面図および断面図である。
【図３】イオン吸着電極の一例を示す正面図である。
【図４】対極およびその周囲の保護部材の一例を示す正面図である。
【図５】一例の電極群における液体の流れを示す図である。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の装置を用いたｐＨ調整の例を示す模式図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の装置を用いたｐＨ調整の他の例を示す模式図である。
【図８Ａ】図８Ａは、電極群の一例を示す側面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示した電極群の断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ａに示した電極群の他の側面図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、図８Ａに示した電極群のその他の側面図である。
【図９】図９は、一例の電極群を用いた場合の電流効率の平均値を示す。
【図１０】図１０は、他の一例の電極群を用いた場合の電流効率の平均値を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。
【００１０】
（ｐＨ調整装置）
本発明の装置は、水を含む液体のｐＨを調整する装置である。水を含む液体を、以下では、「水性液体（Ａ）」という場合がある。本発明の装置は、水性液体（Ａ）に投入可能な電極群と、電極群に電圧を印加するための電圧印加手段とを備える。電極群は、対極と、固定部材と、イオンを可逆的に吸着できる導電性物質を含むイオン吸着電極とを備える。その導電性物質を、以下では、「導電性物質（Ｃ）」という場合がある。電圧印加手段は、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加するための手段である。電極群において、イオン吸着電極および対極のそれぞれが固定部材で固定されている。
【００１１】
本発明のｐＨ調整装置では、後述する工程（ｉ）が行われることによって、水性液体（Ａ）のｐＨが調整される。水性液体（Ａ）に特に限定はない。水性液体（Ａ）は、水素イオン（Ｈ+）および水酸化物イオン（ＯＨ-）に加えて、少なくとも１種のイオン（Ｌ）を含んでもよい。イオン（Ｌ）に含まれる陽イオンの例には、アルカリ金属イオン（ナトリウムイオンやカリウムイオンやリチウムイオンなど）、アルカリ土類金属イオン（マグネシウムイオンやカルシウムイオンなど）、遷移金属イオン（亜鉛イオンおよびカドミウムイオンを含む）、アルミニウムイオンなどが含まれる。イオン（Ｌ）に含まれる陰イオンの例には、たとえば、塩素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、有機酸イオン、ＰＦ6-、ＢＦ4-などが含まれる。
【００１２】
以下では、水素イオン以外の陽イオンを価数にかかわらず「陽イオン（Ｌ+）」と記載し、水酸化物イオン以外の陰イオンを価数にかかわらず「陰イオン（Ｌ-）」と記載する場合がある。導電性物質（Ｃ）に吸着されるイオン（Ｌ）および導電性物質（Ｃ）から放出されるイオン（Ｌ）は、１種類であってもよいし、複数種であってもよい。
【００１３】
水性液体（Ａ）の一例は、水である。本発明の効果が得られる限り、水性液体（Ａ）は水以外の溶媒を含んでもよい。水性液体（Ａ）は、陽イオン（Ｌ+）および陰イオン（Ｌ-）を含む水溶液であってもよい。水性液体（Ａ）の例には、ペットボトルやコップに入っている飲料水、魚を飼育する水槽の水、浴槽の水やお湯、プールの水、ため池の水など、任意の容器や空間に入っている液体が含まれる。
【００１４】
工程（ｉ）では、導電性物質（Ｃ）と対極とを水性液体（Ａ）に接触させた状態で、対極において水の電気分解が生じるようにイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、導電性物質（Ｃ）に吸着されているイオンの量を変化させるとともに、対極で水素イオンまたは水酸化物イオンを発生させ、その結果、液体のｐＨを変化させる。以下に、工程（ｉ）の２つの例について説明する。
【００１５】
（第１の例）
第１の例では、ｐＨ調整に充分な量のイオン（Ｌ）を吸着可能な導電性物質（Ｃ）が用いられる。たとえば、実質的にイオン（Ｌ）を吸着していない導電性物質（Ｃ）が用いられる。そして、水性液体（Ａ）は、イオン（Ｌ）を含む水溶液である。
【００１６】
この場合に、イオン吸着電極がアノード（陽極）となるように（つまり、対極がカソード（陰極）となるように）電圧を印加すると、イオン吸着電極の導電性物質（Ｃ）には陰イオン（Ｌ-）が吸着され、対極では水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。その結果、水性液体（Ａ）のｐＨは上昇する。逆に、イオン吸着電極がカソードとなるように（つまり、対極がアノードとなるように）電圧を印加すると、イオン吸着電極の導電性物質（Ｃ）には陽イオン（Ｌ+）が吸着され、対極では水素イオンと酸素ガスとが発生する。その結果、水性液体（Ａ）のｐＨは低下する。第１の例では、導電性物質（Ｃ）に吸着された分だけ、水性液体（Ａ）のイオン濃度が減少する。
【００１７】
上記の工程を行うことによって、導電性物質（Ｃ）にはイオン（Ｌ）が吸着される。導電性物質（Ｃ）に吸着されたイオン（Ｌ）の量が多くなると、イオン（Ｌ）が吸着されにくくなる。そのため、１つの電極群で工程（ｉ）を繰り返し行う場合や、少ない量の導電性物質（Ｃ）によってｐＨを大きく変化させる場合には、導電性物質（Ｃ）に吸着されたイオン（Ｌ）を放出させて導電性物質（Ｃ）を再生する必要がある。導電性物質（Ｃ）の再生は、たとえば、電極群を再生用の水性液体（水または水溶液）に浸漬して、工程（ｉ）とは逆方向に電圧を印加すればよい。なお、イオン（Ｌ）を吸着している導電性物質（Ｃ）を大気中に長時間放置した場合には、酸素の還元や樹脂の酸化によって、吸着されたイオンの吸着状態が解除されることがある。そのような場合には、使用前に導電性物質（Ｃ）を洗うことによって、吸着状態が解除されたイオンを洗い流すことが望ましい。
【００１８】
（第２の例）
第２の例では、ｐＨの調整に充分な量のイオン（Ｌ）が吸着されている導電性物質（Ｃ）が用いられる。第２の例では、水性液体（Ａ）は、イオン（Ｌ）を含んでもよいし、含んでいなくてもよい。
【００１９】
導電性物質（Ｃ）に陽イオン（Ｌ+）が吸着されている場合について考える。この場合に、イオン吸着電極がアノードとなるように（つまり、対極がカソードとなるように）電圧を印加すると、導電性物質（Ｃ）に吸着されている陽イオン（Ｌ+）が水性液体（Ａ）に放出され、対極では水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。その結果、水性液体（Ａ）のｐＨは上昇する。
【００２０】
次に、導電性物質（Ｃ）に陰イオン（Ｌ-）が吸着されている場合について考える。この場合に、イオン吸着電極がカソードとなるように（つまり、対極がアノードとなるように）電圧を印加すると、導電性物質（Ｃ）に吸着されている陰イオン（Ｌ-）が水性液体（Ａ）に放出され、対極では水素イオンと酸素ガスとが発生する。その結果、水性液体（Ａ）のｐＨは低下する。第２の例では、導電性物質（Ｃ）から放出された分だけ、水性液体（Ａ）のイオン濃度が上昇する。
【００２１】
第２の例では、工程（ｉ）を行う前に、導電性物質（Ｃ）にイオン（Ｌ）を吸着させておく必要がある。そのため、第２の例では、工程（ｉ）の前に、導電性物質（Ｃ）にイオン（Ｌ）を吸着させる工程（ｐ）が行われてもよい。工程（ｐ）における電圧印加方向と工程（ｉ）における電圧印加方向とを逆にすることによって、工程（ｐ）において導電性物質（Ｃ）に吸着されたイオン（Ｌ）が水性液体（Ａ）中に放出される。
【００２２】
工程（ｐ）の一例では、イオン（Ｌ）を含む水溶液（Ｓ）中において、イオン吸着電極がアノードとなるように（対極がカソードとなるように）、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、導電性物質（Ｃ）には、陰イオン（Ｌ-）が吸着され、対極では水の電気分解が生じる。工程（ｐ）の他の一例では、イオン（Ｌ）を含む水溶液（Ｓ）中において、イオン吸着電極がカソードとなるように（対極がアノードとなるように）イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、導電性物質（Ｃ）には、陽イオン（Ｌ+）が吸着され、対極では水の電気分解が生じる。
【００２３】
第２の例の工程（ｉ）を行うことによって、導電性物質（Ｃ）に吸着されていたイオン（Ｌ）は水性液体（Ａ）中に放出される。そのため、１つの電極群で工程（ｉ）を繰り返し行う場合や、少ない量の導電性物質（Ｃ）を用いて水性液体（Ａ）のｐＨを大きく変化させる場合には、再度、導電性物質（Ｃ）にイオン（Ｌ）を吸着させる再生処理をする必要がある。イオン（Ｌ）が吸着されている導電性物質（Ｃ）の再生は、上記工程（ｐ）によって行うことができる。
【００２４】
水溶液（Ｓ）に含まれ導電性物質（Ｃ）に吸着されるイオン（Ｌ）は、水性液体（Ａ）の用途に応じて選択してもよい。たとえば、水性液体（Ａ）が、魚を飼育する水槽の水である場合には、魚に対する害が小さいイオン（Ｌ）を選択することが好ましい。
【００２５】
本発明の装置によれば、イオン交換膜（イオン交換材料）を使用せずに液体のｐＨを調整することが可能である。ただし、本発明の装置は、イオン吸着電極と対極との短絡を防止するためのセパレータなどを備えてもよい。
【００２６】
本発明のｐＨ調整装置における電圧の印加は、定電圧法で行ってもよいし、定電流法で行ってもよい。定電流法を用いることによって、処理時間の長さでｐＨの制御を行うことが可能になる。印加電圧は、イオン吸着電極において水の電気分解が発生しないか少ししか発生しない電圧とすることが好ましい。通常、印加される電圧は直流電圧であり流れる電流は直流電流である。本発明の効果が得られる限り、本発明の装置において、パルス電圧が印加されてもよい。
【００２７】
対極において水の電気分解を生じさせるために、対極の電位を水の電気分解が生じる電位とする必要がある。対極の電位は、電極間の液抵抗による電圧降下（ＩＲドロップ）の影響を受ける。そのため、速い処理を実現するためには、対極とイオン吸着電極との間に印加する電圧を、２Ｖよりも大きくすることが好ましい。
【００２８】
典型的な一例では、導電性物質（Ｃ）はシート状である。導電性物質（Ｃ）は、可逆的にイオンを吸着できる。すなわち、導電性物質（Ｃ）は、吸着したイオンを放出することが可能である。導電性物質（Ｃ）としては、たとえば、溶液内でイオンを吸着することによって表面に電気二重層が形成されるような物質を用いることができる。導電性物質（Ｃ）の表面に表面電荷が存在する場合、その表面電荷と反対の符号を有するイオンが導電性物質（Ｃ）の表面に吸着されると考えられる。たとえば、表面電荷がプラス電荷である場合には陰イオンが吸着され、表面電荷がマイナス電荷である場合には陽イオンが吸着されると考えられる。
【００２９】
導電性物質（Ｃ）には、比表面積が大きい導電性物質を用いることができ、たとえば、炭素材料を用いることができる。炭素材料の中でも、活性炭は比表面積が大きいため、好ましく用いられる。たとえば、導電性物質（Ｃ）は、粒状活性炭を凝集させることによって形成された導電性シートであってもよいし、粒状活性炭と導電性カーボンとを凝集させることによって形成された導電性シートであってもよいし、活性炭粒子を固めることによって形成された活性炭ブロックであってもよいし、活性炭繊維で形成されたシートであってもよいし、これらの複合体であってもよい。活性炭繊維で形成されたシートの例には、活性炭繊維で形成されたクロス（ｃｌｏｔｈ）が含まれる。活性炭繊維クロスの例としては、日本カイノール株式会社製の活性炭繊維クロス（品番がたとえばＡＣＣ−５０９２−１５、ＡＣＣ−５０９２−２０、ＡＣＣ−５０９２−２５）などが挙げられる。
【００３０】
導電性物質（Ｃ）の比表面積は、たとえば３００ｍ2／ｇ以上であり、好ましくは９００ｍ2／ｇ以上である。比表面積の上限に特に限定はないが、たとえば５０００ｍ2／ｇ以下や２５００ｍ2／ｇ以下であってもよい。なお、この明細書において、「比表面積」とは、窒素ガスを用いたＢＥＴ法で測定された値である。
【００３１】
電極群に含まれる導電性物質（Ｃ）の量は、ｐＨ調整の条件に応じて決定すればよい。ただし、導電性物質（Ｃ）の量が少なくても、工程（ｉ）と導電性物質（Ｃ）の再生処理とを繰り返すことによってｐＨを調整することが可能である。
【００３２】
イオン吸着電極および対極の形状を平板状とし、それらを平行に配置することによって、液抵抗を低く且つ均一にできる。平板状のイオン吸着電極は、金属箔上に粒状の活性炭を含む導電性材料を結着剤で固定することによって形成してもよい。その導電性材料は、アセチレンブラック等の導電性カーボンを含んでもよい。また、平板状のイオン吸着電極は、活性炭繊維クロスに配線（集電体）を取り付けることによっても形成してもよい。活性炭繊維クロスを用いたイオン吸着電極は、液中のイオンが通過しやすいため、溶液のイオン濃度やｐＨの均質化が計れる。そのため、そのような電極を用いることによって、ｐＨを素早く変化させることができる。
【００３３】
ｐＨを効率的に変化させるため、および、導電性物質（Ｃ）の劣化を抑制するために、導電性物質（Ｃ）の表面で過剰なガスが発生することを防止することが好ましい、導電性物質（Ｃ）におけるガスの発生は、導電性物質（Ｃ）の抵抗が大きい場合に起こりやすい。そのため、導電性物質（Ｃ）の抵抗が高いときには、イオン吸着電極は、導電性物質（Ｃ）に接するように配置された配線（集電体）を含んでもよい。配線には、たとえば金属配線を用いることができ、耐腐食性が高い金属（たとえば貴金属）でコートされた金属配線を用いてもよい。配線を構成する金属としては、たとえば、Ｔｉ、ＴａおよびＮｂからなる群より選ばれる少なくとも１つが挙げられる。また、その金属をコートする金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈからなる群より選ばれる少なくとも１つの金属（合金を含む）が挙げられる。
【００３４】
対極（Counter Electrode）には、水の電気分解時に水素ガスまたは酸素ガスが発生しやすい電極が用いられ、たとえば表面にＰｔが存在する電極が用いられる。具体的には、金属の表面をＰｔでコートした電極を対極として用いることが好ましい。たとえば、ＴｉやＮｂをＰｔでコートした電極を対極として用いてもよい。
【００３５】
別の観点では、対極は、その実際の表面積（ＢＥＴ法等で測定した表面積）が、その見かけ上の表面積（外形の表面積）の１０倍以下（たとえば５倍以下）であってもよい。そのような対極としては、一般的な金属電極や黒鉛電極が挙げられる。対極の表面積が大きくなると対極に吸着されるイオンの量が多くなる。対極に吸着されたイオンの電気量分だけ、ｐＨの変動に寄与する電気量が減少するため、対極の表面積は小さい方が好ましい。これに対して、導電性物質（Ｃ）は、その実際の表面積（ＢＥＴ法等で測定した表面積）が、その見かけ上の表面積（外形の表面積）の１０4倍以上であってもよい。
【００３６】
対極の形状に特に限定はない。対極は、棒状の電極であってもよいし、シート状の電極であってもよい。また、対極は、ストライプ状や格子状に配置された線状の電極であってもよい。対極は、対極の表面で発生したガスが対極の表面から脱離しやすい形状であることが好ましい。たとえば、垂直方向に配置された線状の電極の長さの合計が対極を構成する線状の電極の長さの合計の５０％以上（たとえば７０％以上や８０％以上）である対極を用いることによって、対極の表面で発生したガスを上方に排出しやすくなる。なお、電極群における「上方」、「下方」、「垂直方向」および「水平方向」とは、それぞれ、各工程を実施するために電極群を水性液体（Ａ）中に配置したときの上方、下方、垂直方向および水平方向を意味する。
【００３７】
固定部材は、イオン吸着電極および対極を固定できるものであれば特に限定はないが、調整したいｐＨの領域で耐性のある材料を用いることが好ましく、イオン吸着電極と対極が接触する可能性のある部分は少なくとも絶縁材料を使うことが好ましい。固定部材の材料には、たとえば、金属材料、無機材料、樹脂材料、またはそれらの複合材料が用いられる。
【００３８】
固定部材は、導電性物質（Ｃ）および対極からなる群より選ばれる少なくとも１つが固定される板（固定板）を含んでもよい。また、固定部材は、導電性物質および対極からなる群より選ばれる少なくとも１つを挟むように配置される板（固定板）を含んでもよい。これらの固定部材（固定板）には、貫通孔が形成されていてもよい。その貫通孔を介して、水性液体（Ａ）が固定板を通過する。
【００３９】
固定板に形成される貫通孔は、電極で発生したガスが電極の表面から離脱しやすいように形成されていてもよい。一例では、貫通孔の側面のうち上方の側面（および任意的に（optionally）下方の側面）が、電極群の内側から外側に向かって上方に傾いていてもよい。また、貫通孔は、電極で発生したガスが電極群の外部に排出されやすいように形成されていてもよい。一例では、貫通孔の側面のうち上方の側面（および任意的に下方の側面）が、電極群の内側から外側に向かって上方に傾いていてもよい。この構成によれば、電極の表面で発生したガスが電極群の外部に排出されやすくなる。このガスの流れによって、電極群の内部から電極群の外部に向かう水流が生じる。その結果、対極で発生した水素イオンや水酸化物イオンがイオン吸着電極に吸着される確率を小さくできる。固定板に形成される貫通孔は、垂直方向に長くてもよく、たとえば、垂直方向に長い楕円形であってもよい。ここで、「内側」とは、電極群の中心側を意味する。また、「外側」とは、固定部材を挟んで電極群の中心とは反対側を意味する。
【００４０】
本発明の装置の一形態では、対極が固定部材の外側に配置されていてもよい。本発明の装置の他の一形態では、固定部材は絶縁性部分を含み、イオン吸着電極と対極とを結ぶ最短経路が当該絶縁性部分によって遮られていてもよい。なお、固定部材のすべてが絶縁性であってもよい（以下の例においても同様である）。好ましい一形態では、対極が固定部材の外側に配置されており、固定部材は絶縁性部分を含み、イオン吸着電極と対極とを結ぶ最短経路が当該絶縁性部分によって遮られている。また、本発明の装置のその他の形態では、固定部材は絶縁性部分を含み、イオン吸着電極と対極とが当該絶縁性部分を挟んで対向していてもよい。これらの形態では、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加したときに、電場が固定部材を回り込むように印加される。この場合、対極の表面のうち、電極群の内側に向かう表面ではガス発生が生じにくくなる。その結果、対極の表面で生成されたイオン（ｐＨに影響する水素イオンや水酸化物イオン）が電極群の内側に移動することを抑制できる。これによって、水素イオンや水酸化物イオンがイオン吸着電極に電気二重層として吸着されてｐＨの調整効率が低下することを抑制できる。なお、イオン吸着電極と対極との間の経路が、固定部材によって完全に遮断されることはない。すなわち、イオン吸着電極と対極とは水性液体（Ａ）を介して接続される。
【００４１】
電極群は、水性液体（Ａ）が通過可能な保護部材をさらに含んでもよい。保護部材によって、導電性物質（Ｃ）および対極からなる群より選ばれる少なくとも１つが保護される。保護部材は、導電性物質（Ｃ）および／または対極の変形や破損を抑制する。また、導電性物質（Ｃ）に活性炭繊維クロスのような軟性素材を用いるときは、活性炭繊維クロスに剛性をもたせて平板状にするために、活性炭繊維クロスを保護部材で挟み込んだり、保護部材の表面に活性炭繊維クロスを固定したりしてもよい。電極群は、異なる複数の保護部材を含んでもよい。たとえば、導電性物質（Ｃ）を保護する保護部材と、対極を保護する保護部材とは異なってもよい。
【００４２】
保護部材の材料に特に限定はないが、調整したいｐＨの領域で耐性のある材料を用いることが好ましい。また、保護部材のうち、イオン吸着電極または対極が接触する可能性のある部分は絶縁材料で形成されることが好ましい。保護部材の材料には、たとえば、金属材料、無機材料、樹脂材料、またはそれらの複合材料が用いられる。保護部材には、貫通孔が形成されていてもよい。その貫通孔を通って、水性液体（Ａ）が導電性物質（Ｃ）に到達できる。典型的には、保護部材は絶縁性の樹脂からなる。
【００４３】
保護部材は、電極で発生したガスが電極の表面から離脱しやすいように形成されていてもよい。一例では、保護部材に貫通孔が形成されており、その貫通孔の側面のうち上方の側面（および任意的に下方の側面）が、電極側から外側に向かって上方に傾いていてもよい。また、保護部材は、電極で発生したガスが電極群の外部に排出されやすいように形成されていてもよい。一例では、保護部材に貫通孔が形成されており、その貫通孔の側面のうち上方の側面（および任意的に下方の側面）が、電極群の内側から外側に向かって上方に傾いていてもよい。この構成によれば、電極の表面で発生したガスが電極群の外部に排出されやすくなる。このガスの流れによって、電極群の内部から電極群の外部に向かう水流が生じる。その結果、対極で発生した水素イオンや水酸化物イオンがイオン吸着電極に吸着される確率を小さくできる。保護部材に形成される貫通孔は、垂直方向に長くてもよく、たとえば、垂直方向に長い楕円形であってもよい。
【００４４】
本発明の電極群は、イオン吸着電極および対極からなる群より選ばれる少なくとも１つの電極で発生したガスを誘導するための部材（ガス誘導部材）を含んでもよい。ガス誘導部材の一例は、電極で発生したガスが電極から離脱することを促進するための形状を有する。ガス誘導部材の他の一例は、電極で発生したガスが電極群の外部に排出されることを促進するための形状を有する。ガス誘導部材の例には貫通孔が形成された板状の部材が含まれ、その貫通孔の形状の例には、固定板の貫通孔および保護部材の貫通孔について説明した特定の形状が含まれる。したがって、固定板または保護部材は、ガス誘導部材を兼ねることが可能である。また、固定板は、保護部材を兼ねることが可能であり、保護部材およびガス誘導部材の両方を兼ねることも可能である。しかし、電極群は、固定板に加えて、保護部材および／またはガス誘導部材をさらに備えてもよい。
【００４５】
電圧印加手段は、イオン吸着電極と対極との間に必要な電圧を印加できる装置であればよい。たとえば、電圧印加手段は、コンセントからの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、電圧印加手段は、乾電池や充電池や燃料電池であってもよい。また、電圧印加手段は、発電装置であってもよく、たとえば、太陽電池や、電磁誘導を利用した発電装置であってもよい。
【００４６】
本発明の装置は、水性液体（Ａ）のｐＨをモニタするためのｐＨセンサを備えてもよいし、電圧印加時間を測定するためのタイマを備えてもよい。また、本発明の装置は、電圧印加方向を切り替えるためのスイッチを備えてもよい。また、本発明の装置は、対極の表面で生成した水素イオンや水酸化物イオンを電極の近傍から離すための撹拌器を備えてもよい。
【００４７】
電圧印加手段は、手動で制御することも可能であるが、コントローラによって制御してもよい。すなわち、本発明の装置は、所定の工程を実行するためのコントローラを備えてもよい。また、本発明の装置は、目標とするｐＨ値や電圧印加時間をコントローラに入力するための入力装置や、処理の状態を表示するための表示装置を備えてもよい。
【００４８】
コントローラは、演算処理装置（内部メモリを含んでもよい）を備え、必要に応じてさらに外部メモリやハードディスクドライブなどの記憶装置を含む。記憶装置（たとえば、内部メモリ、外部メモリ、またはハードディスクドライブ）には、各工程を実行するためのプログラムが記録される。コントローラは、各種機器（たとえば電源）および計測器（たとえばｐＨセンサやタイマ）に接続される。コントローラは、計測器からの出力に基づいて各種機器を制御することによって各工程を実行してもよい。
【００４９】
本発明の装置では、水性液体（Ａ）の中に電極群を投入して電極群に電圧を印加するだけで、水性液体（Ａ）のｐＨを調整することが可能である。そのため、水性液体（Ａ）を特別な槽に移すことなくｐＨ調整が可能である。たとえば、ペットボトルの中の水のｐＨを調整する場合には、ペットボトルの中に電極群を投入し、その電極群に電圧を印加すればよい。また、魚を飼育する水槽の中の水のｐＨを調整する場合には、水槽の中に電極群を投入し、その電極群に電圧を印加すればよい。そのため、本発明の装置は、ｐＨ調整のための特別な槽を必要としない。
【００５０】
電極群は、用途に応じた部材を含んでもよい。また、電極群は、用途に応じた形状とされることが好ましい。たとえば、ペットボトルの中の水のｐＨを調整する場合には、電極群は、ペットボトルの口から挿入可能なように細長い形状とされる。また、その場合には、電極群は、ペットボトルの口に電極群を固定するための部材（たとえば蓋やキャップ）を含んでもよい。このとき、対極で発生したガスをペットボトル内から逃がすため、ペットボトルの口を密閉しないようにする方が好ましい。例えば、蓋やキャップにペットボトルの内部と外部とを連通させる孔を設けてもよい。また、電極群は、水性液体（Ａ）の中で安定するように、重りを含んでもよい。
【００５１】
以下では、本発明のｐＨ調整装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同様の部分について同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。以下の実施形態では、１つのイオン吸着電極と１つまたは２つの対極とを含む１つの電極群を備える装置を示しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、本発明の装置は、イオン吸着電極および対極の少なくとも一方を複数個含んでもよい。また、本発明の装置は、複数の電極群を含んでもよい。
【００５２】
（実施形態１）
実施形態１のｐＨ調整装置１０の構成を図１に模式的に示す。装置１０は、直流電源１１、ｐＨセンサ１２、コントローラ１３、および電極群２０を含む。ｐＨセンサ１２は電極群２０に固定されていてもよい。なお、ｐＨセンサ１２およびコントローラ１３は省略することが可能である。
【００５３】
電極群２０は、イオン吸着電極２１、対極２２、保護部材２３、固定板（固定部材）２４、固定部材２５および２６を含む。直流電源１１は、イオン吸着電極２１および対極２２に接続されている。イオン吸着電極２１、保護部材２３および固定板２４は、固定板２４／保護部材２３／イオン吸着電極２１／保護部材２３／固定板２４という順序で重ねられている。また、対極２２および固定板２４は、固定板２４／対極２２／固定板２４という順序で重ねられている。イオン吸着電極２１および対極２２は、それぞれ、２枚の固定板２４で挟まれている。固定板２４の上方は固定部材２５で固定され、固定板２４の下方は固定部材２６で固定されている。固定部材（固定板２４、固定部材２５、および固定部材２６）によって、イオン吸着電極２１および対極２２が固定されている。
【００５４】
イオン吸着電極２１、保護部材２３、固定板２４、固定部材２５および２６を、電極群２０の外側から見た正面図を図２Ａに示す。また、図２Ａの線IIＢ−IIＢにおける断面図を図２Ｂに示す。通常、各工程を実施する際には、電極群２０は、線IIＢ−IIＢの方向（図２Ａの縦方向）が鉛直方向となるように配置される。
【００５５】
保護部材２３は、格子状の合成樹脂からなる。すなわち、保護部材２３には、液体が通過するための複数の貫通孔が形成されている。固定板２４、固定部材２５および２６は、板状の合成樹脂からなる。固定板２４には、複数の貫通孔２４ｈが形成されている。イオン吸着電極２１の構成を図３に模式的に示す。イオン吸着電極２１は、配線２１ａと活性炭繊維クロス２１ｂとを含む。配線２１ａおよび活性炭繊維クロス２１ｂは、互いに充分に接触して電気的な接触抵抗が小さくなるように配設されている。配線２１ａは、複数の活性炭繊維クロス２１ｂによって挟まれていてもよい。また、配線２１ａは、１枚の活性炭繊維クロス２１ｂの最表面に、または、重なった複数の活性炭繊維クロス２１ｂの最表面に配設されてもよい。
【００５６】
対極２２、固定板２４、固定部材２５および２６を電極群２０の外側から見た正面図を図４に示す。対極２２は、格子状の形状を有しており、２枚の固定板２４で挟まれている。固定板２４には、複数の貫通孔２４ｈが形成されている。
【００５７】
貫通孔２４ｈの断面のうち固定板２４の表面に平行な断面は、垂直方向に長い楕円形である。固定板２４の貫通孔２４ｈの側面は、電極で発生したガスが電極群２０の外側に排出されるように傾斜している。具体的には、貫通孔２４ｈの側面のうち上側および下側となる側面は、電極群２０の内側から外側に向かって水平よりも上向きに傾斜している。このように貫通孔２４ｈの側面に傾斜を付けることによって、図５の矢印に示すように、電極の表面で発生したガスが電極群２０の外側に排出されやすくなる。このように、固定板２４は、ガス誘導部材の機能を有する。また、固定板２４は、保護部材としての機能も有する。なお、イオン吸着電極２１の表面では主にイオンの吸着が生じるが、わずかにガスが発生する場合がある。
【００５８】
電極群２０の下側は、液体が流れやすいような構成となっていてもよい。たとえば、固定板２４の下側の貫通孔２４ｈには、電極が存在しないようにしてもよい。電極群２０の下側を液体が流れやすくすることによって、電極群２０内を液体が循環しやすくなり、イオンの吸着および放出の速度を高めることができる。
【００５９】
なお、装置１０では、保護部材２３を省略してもよい。また、イオン吸着電極２１および対極２２を電極群２０において固定できる限り、固定部材（固定板２４、固定部材２５および固定部材２６）のうちの１つまたは２つを省略してもよい。また、保護部材２３および固定部材（固定板２４、固定部材２５および固定部材２６）とは異なる形状の保護部材および固定板を用いてもよい。
【００６０】
装置１０を用いて水溶液のｐＨ調整を行う第１および第２の例について以下に説明する。なお、以下の図面では、装置１０を模式的に示し、構成要素の一部の図示を省略する場合がある。また、以下の図面では、液体のハッチングを省略する。また、以下の図面では、質量保存則および電荷保存則を考慮しない場合がある。
【００６１】
（第１の例）
図６Ａおよび図６Ｂを参照しながら第１の例について説明する。第１の例では、イオンを吸着していない活性炭繊維クロス２１ｂ（導電性物質（Ｃ））が用いられる。まず、対象となる水溶液６０に電極群２０を投入する。水溶液６０には、陽イオン（Ｌ+）および陰イオン（Ｌ-）が溶解している。
【００６２】
次に、イオン吸着電極２１と対極２２との間に直流電圧を印加する。水溶液６０のｐＨを上昇させる場合には、イオン吸着電極２１がアノードとなるように直流電圧を印加する。この電圧印加によって、図６Ａに示すように、イオン吸着電極２１（活性炭繊維クロス２１ｂ）に陰イオン（Ｌ-）が吸着される。また、対極２２の表面では水の電気分解が生じて水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。その結果、水溶液６０のｐＨが上昇する。一方、水溶液６０のｐＨを低下させる場合には、イオン吸着電極２１がカソードとなるように直流電圧を印加する。この電圧印加によって、図６Ｂに示すように、イオン吸着電極２１（活性炭繊維クロス２１ｂ）に陽イオン（Ｌ+）が吸着される。また、対極２２の表面では水の電気分解が生じて水素イオンと酸素ガスとが発生する。その結果、水溶液６０のｐＨが低下する。
【００６３】
（第２の例）
図７Ａおよび図７Ｂを参照しながら第２の例について説明する。第２の例では、イオン（Ｌ）を吸着させた活性炭繊維クロス２１ｂ（導電性物質（Ｃ））が用いられる。
【００６４】
対象となる液体７０のｐＨを上昇させる場合には、工程（ｉ）の前に工程（ｐ）を行うことによって、活性炭繊維クロス２１ｂに陽イオン（Ｌ+）を吸着させる。具体的には、陽イオン（Ｌ+）を含む水溶液７１中に電極群２０を浸漬する。次に、イオン吸着電極２１がカソードとなるように直流電圧を印加する。この電圧印加によって、図７Ａに示すように、活性炭繊維クロス２１ｂに陽イオン（Ｌ+）が吸着される。
【００６５】
次に、電極群２０を水溶液７１から取り出し、液体７０中に浸漬する。そして、工程（ｐ）の電圧印加方向とは逆方向に電圧を印加する。具体的には、イオン吸着電極２１がアノードとなるように直流電圧を印加する。この電圧印加によって、図７Ｂに示すように、活性炭繊維クロス２１ｂに吸着されていた陽イオン（Ｌ+）が液体７０中に放出される。また、対極２２の表面では水の電気分解が生じて水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。その結果、液体７０のｐＨが上昇する。なお、この電圧印加の際に、水溶液７１中の陰イオン（Ｌ-）が活性炭繊維クロス２１ｂに吸着されうる。
【００６６】
液体７０のｐＨを低下させる場合には、工程（ｐ）および工程（ｉ）における電圧印加方向を、図７Ａおよび図７Ｂにおける電圧印加方向の逆にすればよい。
【００６７】
第１および第２の例において、ｐＨセンサ１２は、電極とともに液体に投入される。コントローラ１３は、ｐＨセンサ１２によって液体のｐＨをモニタし、液体のｐＨが希望する値に到達した時点で電圧印加を停止する。なお、コントローラ１３がない場合には、使用者がｐＨセンサ１２の出力を見ながら電圧印加を停止すればよい。この場合、ｐＨセンサの代わりにｐＨ試験紙を用いてもよい。また、特定の使用条件（液体の量やｐＨ値）において、目的のｐＨ値にするのに必要な電圧印加条件を予め求めておき、その電圧印加条件に従って使用者またはコントローラ１３が電圧印加を行ってもよい。
【００６８】
電極群の他の一例を図８Ａに示す。図８Ａの電極群８０は、上述した電極群２０の代わりに用いることができる。図８Ａの線VIIIＢ−VIIIＢにおける断面図を図８Ｂに示す。また、電極群８０を固定板２４ａ側から見た図を図８Ｃに示す。また、電極群８０を対極２２側から見た図を図８Ｄに示す。
【００６９】
図８Ａ〜８Ｄを参照して、電極群８０は、イオン吸着電極２１、対極２２、保護部材２３、固定板（固定部材）２４、固定部材２５〜２７、を含む。固定板２４は、固定板２４ａと固定板２４ｂとを含む。固定板２４ａには貫通孔２４ｈが形成されている。固定板２４ａおよび固定板２４ｂは、固定部材２５〜２７によって固定されている。なお、電極群８０では、保護部材２３を省略してもよい。
【００７０】
イオン吸着電極２１は、配線２１ａと活性炭繊維クロス２１ｂとを含む。イオン吸着電極２１は、２枚の保護部材２３で挟まれている。イオン吸着電極２１は、糸（図示せず）によって保護部材２３に固定されている。また、イオン吸着電極２１は、保護部材２３を介して固定板２４ａに固定されている。配線２１ａには、リード２１ｗが接続されている。
【００７１】
対極２２は、線状（棒状）の形状を有する２つの電極を含む。対極２２には、リード２２ｗが接続されている。固定板２４ｂは、線状（棒状）の形状を有する２つの絶縁性樹脂部材である。対極２２は、固定板２４ｂの外側に固定されている。図８Ｂに示すように、イオン吸着電極２１と対極２２とを結ぶ最短経路は固定板２４ｂによって遮られている。より具体的には、対極２２の任意の表面とイオン吸着電極２１との最短経路が固定板２４ｂによって遮られている。そのため、イオン吸着電極２１と対極２２との間に電圧を印加した場合、固定板２４ｂを回り込むように電場が形成される。
【００７２】
通常、電極群８０は、対極２２の長手方向が鉛直方向となるように配置された状態で使用される。対極２２の表面で水が電気分解された場合、対極２２の表面でガスが発生するとともに、水素イオンまたは水酸化物イオンが発生する。対極２２は固定板２４ｂの外側に配置されているため、対極２２の表面で発生したガスは、電極群８０の内部に入りにくくなる。そのため、電極群８０では、対極２２の表面で発生したガスが、イオン吸着電極２１と接触したり電極群８０の内側に滞留したりすることを抑制できる。その結果、対極２２の表面で発生した水素イオンおよび水酸化物イオンが、イオン吸着電極２１の活性炭繊維クロス２１ｂ（導電性物質）に近づくことを抑制できる。
【実施例】
【００７３】
以下では、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。【００７４】
（実施例１）
実施例１では、図１に示した電極群２０と同様の形態の電極群を用いて水道水のｐＨを変化させる実験を行った。【００７５】
まず、水道水２リットルに、本発明の装置の電極群を投入した。このとき、イオンを吸着していない状態のイオン吸着電極を用いた。そして、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に１２ボルトの直流電圧を３０分間印加した（最初の電圧印加）。その結果、水道水のｐＨは、電圧印加前の７．８１から、１５分間の電圧印加によって９．０３に変化し、３０分間の電圧印加によって９．４０に変化した。なお、電圧印加開始から１５分間の電圧印加時において、電極間に流れた電流は、６０ｍＡから７０ｍＡに変化した。また、電圧印加開始後１５分〜３０分の電圧印加時において、電極間に流れた電流は、６０ｍＡから７０ｍＡに変化した。この最初の電圧印加によって、イオン吸着電極には陰イオンが吸着されたと考えられる。【００７６】
次に、処理した水道水から電極群を取り出し、取り出した電極群を新しい水道水（ｐＨ７．８１）２リットルに投入した。そして、イオン吸着電極がカソードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に１２ボルトの直流電圧を４５分間印加した（２番目の電圧印加）。その結果、水道水のｐＨは、電圧印加前の７．８１から、１５分間の電圧印加によって６．７０に変化し、３０分間の電圧印加によって６．３８に変化し、４５分間の電圧印加によって６．１２に変化した。なお、電圧印加開始から１５分間の電圧印加時において、電極間に流れた電流は、６０ｍＡから８０ｍＡに変化した。また、電圧印加開始後１５分〜３０分の電圧印加時において、電極間に流れた電流は、５０ｍＡから８０ｍＡに変化した。また、電圧印加開始後３０分〜４５分の電圧印加時において、電極間に流れた電流は、５０ｍＡから８０ｍＡに変化した。この２番目の電圧印加では、最初の電圧印加でイオン吸着電極に吸着された陰イオンが放出され、陽イオンが吸着されたと考えられる。【００７７】
次に、処理した水道水から電極群を取り出し、取り出した電極群を新しい水道水（ｐＨ７．８１）２リットルに投入した。上述したように、この電極群のイオン吸着電極には、陽イオンが吸着されていたと考えられる。そして、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に直流電圧を１５分間印加した（３番目の電圧印加）。このとき、電極間に７０ｍＡの定電流が流れるように電圧を印加した。その結果、水道水のｐＨは、電圧印加前の７．８１から、１５分間の電圧印加によって９．６５に変化した。なお、電圧印加時において、電極間の電圧は１２．６ボルトから１０．６ボルトに変化した。【００７８】
最初の電圧印加では、１５分間の電圧印加によって水道水のｐＨが７．８１から９．０３に変化した。また、３番目の電圧印加では、１５分間の電圧印加によって水道水のｐＨが７．８１から９．６５に変化した。これらの結果は、イオン吸着電極に吸着されたイオンを放出しながらｐＨを変化させる方が、ｐＨの変化が大きいことを示した。【００７９】
（実施例２）
実施例２では、イオン吸着電極と対極との間に固定部材が存在しない電極群と、図８Ａに示した電極群８０と同様の形態を有する電極群とを用いて、ｐＨを調整する実験を行った。以下では、イオン吸着電極と対極との間に固定部材が存在しない電極群を「第１の電極群」といい、図８Ａに示した電極群８０と同様の形態を有する電極群を「第２の電極群」という場合がある。【００８０】
第１の電極群は、複数の貫通孔が形成された筒状の絶縁性樹脂部材の内部に、イオン吸着電極と対極とを配置することによって形成した。すなわち、イオン吸着電極と対極とは固定部材の内側に配置された。イオン吸着電極は、１７０ｍｍ×１３ｍｍの活性炭繊維クロスを３枚含んでいた。すなわち、活性炭繊維クロスの計算上の表面積は１７０×１３×２×３＝１３２６０ｍｍ2であり、イオン吸着電極の投影面積は１７０×１３＝２２１０ｍｍ2であった。対極は、白金でコートされたチタンからなる線状の電極（直径１ｍｍ、長さ１７０ｍｍ）３本によって構成した。イオン吸着電極と対極との間隔は約５ｍｍであり、それらの間には固定部材は存在しなかった。【００８１】
第２の電極群は、図８Ａに示した形態を有する電極群であった。すなわち、対極は固定部材の外側に配置された。第２の電極群のイオン吸着電極は、１７０ｍｍ×１０ｍｍの活性炭繊維クロスを４枚含んでいた。すなわち、活性炭繊維クロスの計算上の表面積は１７０×１０×２×４＝１３６００ｍｍ2であり、イオン吸着電極の投影面積は１７０×１０＝１７００ｍｍ2であった。対極は、白金でコートされたチタンからなる線状の電極（直径１ｍｍ、長さ１７０ｍｍ）２本によって構成した。イオン吸着電極と対極との間隔は約８ｍｍであり、それらを結ぶ最短経路には、図８Ａに示すように、絶縁性樹脂製の固定部材が存在した。【００８２】
０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌが入れられているペットボトルに第１の電極群を投入し、１２ボルトの定電圧を印加してＫＣｌ水溶液のｐＨを変化させる実験を行った。具体的には、まず、実験１において、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。実験１の終了後、実験１で用いた第１の電極群をそのまま新たな０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌに浸漬し、実験２を行った。実験２では、イオン吸着電極がカソードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。実験２の終了後、実験２で用いた第１の電極群をそのまま新たな０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌに浸漬し、実験３を行った。実験３では、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。実験３の終了後、実験３で用いた第１の電極群をそのまま新たな０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌに浸漬し、実験４を行った。実験４では、イオン吸着電極がカソードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。【００８３】
実験結果を表１に示す。なお、表１中の平均電流密度は、（平均電流）／（イオン吸着電極の投影面積）の値である。【００８４】
【表１】
2011065013.tif 000003
【００８５】
また、０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌが入れられているペットボトルに第２の電極群を投入し、１２ボルトの定電圧を印加してＫＣｌ水溶液のｐＨを変化させる実験を行った。具体的には、まず、実験５において、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。実験５の終了後、実験５で用いた第２の電極群をそのまま新たな０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌに浸漬し、実験６を行った。実験６では、イオン吸着電極がカソードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。実験６の終了後、実験６で用いた第２の電極群をそのまま新たな０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌに浸漬し、実験７を行った。実験７では、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。実験７の終了後、実験７で用いた第２の電極群をそのまま新たな０．０５重量％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌに浸漬し、実験８を行った。実験８では、イオン吸着電極がカソードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。実験結果を表２に示す。【００８６】
【表２】
2011065013.tif 000004
【００８７】
表１および表２から明らかなように、第２の電極群を用いた方が、第１の電極群を用いた場合と比べて、少ない電気量で同程度にｐＨを変化させることができた。【００８８】
濃度が０〜０．１０重量％のＫＣｌ水溶液について、第１の電極群および第２の電極群を用いてｐＨを変化させた。そして、それぞれについて、電流効率を求めた。なお、電流効率（％）は、以下の式で求めた。
電流効率（％）＝（実測されたｐＨ値）×１００／（理論的なｐＨ値）【００８９】
ここで、「理論的なｐＨ値」とは、電極間を流れた電流（電気量）によって理想的に水が電気分解されて水素イオン（または水酸化物イオン）が生成すると仮定した場合に、生成した水素イオン（または水酸化物イオン）のモル濃度から算出されるｐＨ値を意味する。【００９０】
第１の電極群を用いた場合の電流効率の平均値を図９に示す。また、第２の電極群を用いた場合の電流効率の平均値を図１０に示す。図９および図１０から明らかなように、固定部材の外側に対極が固定されている第２の電極群を用いた場合には、電流効率が高かった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、ｐＨ調整装置に利用できる。本発明の装置を用いた場合、ｐＨを調整しようとする液体に電極群を投入して電圧を印加するだけで、当該液体のｐＨを調整することが可能である。そのため、液体のｐＨを簡単に調整できる。本発明のｐＨ調整装置は、様々な液体のｐＨ調整に利用できる。たとえば、魚の水槽の中の水や、ペットボトルの中の飲料水のｐＨ調整に利用できる。
【図１】
2011065013.tif 000005
【図２】
2011065013.tif 000006
【図３】
2011065013.tif 000007
【図４】
2011065013.tif 000008
【図５】
2011065013.tif 000009
【図６】
2011065013.tif 000010
【図７】
2011065013.tif 000011
【図８Ａ】
2011065013.tif 000012
【図８Ｂ】
2011065013.tif 000013
【図８Ｃ】
2011065013.tif 000014
【図８Ｄ】
2011065013.tif 000015
【図９】
2011065013.tif 000016
【図１０】
2011065013.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月30日(2011.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を含む液体のｐＨを調整する装置であって、
前記液体に投入可能な、一体となった電極群と、前記電極群に電圧を印加するための電圧印加手段とを備え、
前記液体を入れるための槽を含まず、
前記電極群は、イオンを可逆的に吸着できる導電性物質を含むイオン吸着電極と、対極と、固定部材とを備え、
（ｉ）前記導電性物質と前記対極とを前記液体に接触させた状態で、前記対極において水の電気分解が生じるように前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記導電性物質に吸着されているイオンの量を変化させるとともに、前記対極で水素イオンまたは水酸化物イオンを発生させ、その結果、前記液体のｐＨを変化させる工程が行われ、
前記電極群において前記イオン吸着電極および前記対極のそれぞれが前記固定部材で固定されており、
前記固定部材は絶縁性部分を含み、
前記イオン吸着電極と前記対極とを結ぶ最短経路が前記絶縁性部分によって遮られている、ｐＨ調整装置。
【請求項２】
前記絶縁性部分が絶縁性の樹脂部材を含み、
前記対極の任意の表面と前記イオン吸着電極との最短経路が、前記樹脂部材によって遮られている、請求項１に記載のｐＨ調整装置。
【請求項３】
前記対極が前記固定部材の外側に配置されている、請求項１または２に記載のｐＨ調整装置。
【請求項４】
前記固定部材が、前記導電性物質および前記対極からなる群より選ばれる少なくとも１つが固定される固定板を含み、
前記固定板に貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の側面のうち上方の側面が、電極群の内側から外側に向かって上方に傾いている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のｐＨ調整装置。
【請求項５】
前記電極群は、前記液体が通過可能な保護部材をさらに含み、
前記導電性物質および前記対極からなる群より選ばれる少なくとも１つが前記保護部材によって保護されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のｐＨ調整装置。
【請求項６】
前記イオン吸着電極および前記対極からなる群より選ばれる少なくとも１つの電極で発生したガスを誘導するための部材を、前記電極群がさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のｐＨ調整装置。
【請求項７】
前記導電性物質が、活性炭繊維で形成されたシートである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のｐＨ調整装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のｐＨ調整装置は、水を含む液体のｐＨを調整する装置であって、前記液体に投入可能な電極群と、前記電極群に電圧を印加するための電圧印加手段とを備え、前記電極群は、イオンを可逆的に吸着できる導電性物質を含むイオン吸着電極と、対極と、固定部材とを備え、（ｉ）前記導電性物質と前記対極とを前記液体に接触させた状態で、前記対極において水の電気分解が生じるように前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記導電性物質に吸着されているイオンの量を変化させるとともに、前記対極で水素イオンまたは水酸化物イオンを発生させ、その結果、前記液体のｐＨを変化させる工程が行われ、前記電極群において前記イオン吸着電極および前記対極のそれぞれが前記固定部材で固定されている。より具体的には、本発明のｐＨ調整装置は、水を含む液体のｐＨを調整する装置であって、前記液体に投入可能な、一体となった電極群と、前記電極群に電圧を印加するための電圧印加手段とを備え、前記液体を入れるための槽を含まず、前記電極群は、イオンを可逆的に吸着できる導電性物質を含むイオン吸着電極と、対極と、固定部材とを備え、（ｉ）前記導電性物質と前記対極とを前記液体に接触させた状態で、前記対極において水の電気分解が生じるように前記イオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記導電性物質に吸着されているイオンの量を変化させるとともに、前記対極で水素イオンまたは水酸化物イオンを発生させ、その結果、前記液体のｐＨを変化させる工程が行われ、前記電極群において前記イオン吸着電極および前記対極のそれぞれが前記固定部材で固定されており、前記固定部材は絶縁性部分を含み、前記イオン吸着電極と前記対極とを結ぶ最短経路が前記絶縁性部分によって遮られている。
【国際調査報告】
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